阅读说明：本技术 用于操作监测机动车辆下方的地面区域的机动车辆的超声波传感器装置的方法、超声波传感器装置、驾驶员辅助系统及机动车辆 (Method for operating an ultrasonic sensor device of a motor vehicle for monitoring a ground area underneath the motor vehicle, ultrasonic sensor device, driver assistance system and motor vehicle ) 是由 L.考蒂洛 J.施雷普弗 M.西姆钦 于 2018-05-28 设计创作，主要内容包括：本发明涉及一种用于操作机动车辆(1)的超声波传感器装置(3)的方法,其中超声波信号被传输到机动车辆(1)下方的地面区域(5)中并且从地面区域(5)接收超声波信号,并且控制器(10)用于基于传输的和/或接收的超声波信号来检测地面区域(5)中的物体(6),其中使用超声波传感器装置(3)的第一超声波传感器(4a)来传输超声波信号,并且使用超声波传感器装置(3)的第二超声波传感器(4b)接收由第一超声波传感器(4a)传输并在地面区域(5)中的路面(9)反射的超声波信号,并且控制器(10)用于基于由第二超声波传感器(4b)接收的超声波信号的分量来检测物体(6)。(The invention relates to a method for operating an ultrasonic sensor device (3) of a motor vehicle (1), wherein the ultrasonic signal is transmitted into a ground area (5) below the motor vehicle (1) and the ultrasonic signal is received from the ground area (5), and a controller (10) for detecting objects (6) in the ground area (5) based on the transmitted and/or received ultrasonic signals, wherein a first ultrasonic sensor (4a) of the ultrasonic sensor device (3) is used to transmit ultrasonic signals, and using a second ultrasonic sensor (4b) of the ultrasonic sensor device (3) to receive ultrasonic signals transmitted by the first ultrasonic sensor (4a) and reflected by a road surface (9) in the ground area (5), and the controller (10) is configured to detect the object (6) based on a component of the ultrasonic signal received by the second ultrasonic sensor (4 b).)

用于操作监测机动车辆下方的地面区域的机动车辆的超声波 传感器装置的方法、超声波传感器装置、驾驶员辅助系统及机 动车辆

技术领域

本发明涉及一种用于操作机动车辆的超声波传感器装置的方法，其中将超声波信号发射到机动车辆下方的地面区域中，并且接收来自地面区域的超声波信号，并且基于发射的和/或接收的超声波信号，通过控制单元来检测地面区域中的物体。另外，本发明涉及一种用于机动车辆的超声波传感器装置。此外，本发明涉及具有这种超声波传感器装置的驾驶员辅助系统。最后，本发明涉及一种机动车辆。

背景技术

在当前情况下，关注的是用于机动车辆的超声波传感器装置。由现有技术已知包括多个超声波传感器的超声波传感器装置。这种超声波传感器可以用于监测机动车辆的周围区域。尤其可以借助超声波传感器来确定机动车辆与周围区域中的物体之间的相应距离。这种超声波传感器装置例如可以是驾驶员辅助系统的一部分，该驾驶员辅助系统在停靠泊车位中时和/或从泊车位中驶出时辅助驾驶员。

此外，从现有技术中已知超声波传感器装置，利用其可以监测机动车辆下方的地面区域。就这一点而言，DE102013001119A1描述了一种驾驶员辅助系统，用于辅助驾驶员停车和/或将车开走，其中驾驶员辅助系统包括用于检测机动车辆的周围区域的至少一个传感器装置和用于评估传感器装置的信号的控制单元。例如，可以使用信号确定地面与车辆底部之间的距离。传感器装置和控制单元设置成使得传感器装置的检测区域包含机动车辆下方的至少一个可预设地面区域。传感器装置可以包括至少一个超声波传感器。

发明内容

本发明的目的是提出一种关于如何利用上述类型的超声波传感器装置来更可靠地监测机动车辆下方的地面区域的解决方案。

根据本发明，该目的通过具有根据相应独立权利要求的特征的方法、超声波传感器装置、驾驶员辅助系统以及机动车辆来实现。本发明的有利改进方案是从属权利要求的主题。

在用于操作机动车辆的超声波传感器装置的方法的实施例中，优选将超声波信号发射到机动车辆下方的地面区域中并且从地面区域接收超声波信号。此外，优选地，基于发射的和/或接收的超声波信号，通过控制单元来检测地面区域中的物体。此外，优选地，超声波信号由超声波传感器装置的第一超声波传感器发射，并且特别是由超声波传感器装置的第二超声波传感器接收由第一超声波传感器发射并在地面区域中的路面反射的超声波信号。此外，优选地，基于由第二超声波传感器接收的超声波信号的比例，通过控制单元来检测物体。

根据本发明的方法用于操作机动车辆的超声波传感器装置。在此，将超声波信号发送到机动车辆下方的地面区域中并且从地面区域接收超声波信号。另外，控制单元基于发射的和/或接收的超声波信号来检测地面区域中的物体。超声波信号由超声波传感器装置的第一超声波传感器发射，并且由超声波传感器装置的第二超声波传感器接收由第一超声波传感器发射并在地面区域中的路面反射的超声波信号。通过控制单元，基于由第二超声波传感器接收的超声波信号的比例来检测物体。

该方法用于监测机动车辆下方的地面区域。该地面区域优选地可以从机动车辆当前所在的路面延伸到机动车辆的车身底部。因此，例如在驾驶机动车辆之前，可以检查地面区域中是否有物体。该方法可以用超声波传感器装置执行。该超声波传感器装置包括至少两个超声波传感器。超声波传感器装置包括用于发送超声波信号的至少一个第一超声波传感器和用于接收超声波信号的至少一个第二超声波传感器。优选地，超声波传感器装置包括多个超声波传感器。超声波传感器可以设计成发射超声波信号。此外，可以将超声波传感器设计成使得它们可以接收超声波信号。然而，优选地，可以通过相应的超声波传感器发射超声波信号和接收超声波信号。超声波传感器可以包括膜，该膜可以通过转换器元件特别是压电元件激发机械振动。这允许发射超声波信号。为了接收超声波信号，由接收的超声波信号引起的膜的振动可以通过转换器元件来检测并且以传感器信号的形式输出。然后可以由超声波传感器装置的控制单元评估该传感器信号以检测物体。

根据本发明的基本方面，现在提供了由第一超声波传感器发射超声波信号。该第一超声波传感器用作发射器并发射超声波信号。超声波信号通过第一超声波传感器朝向路面发送到地面区域中。然后，该超声波信号在路面和/或在机动车辆的车身底部反射，并且可以被另一个或第二超声波传感器接收。这意味着第二超声波传感器用作接收超声波信号的接收器。但是，也可以设置用于分别传输超声波信号的多个第一超声波传感器和/或用于分别接收超声波信号的多个第二超声波传感器。根据本发明，未提供确定超声波传感器与路面之间的距离。超声波信号由第一超声波传感器发射并且由第二超声波传感器接收，其中第二超声波传感器处于与第一超声波传感器不同的位置。现在检查可被第二超声波传感器接收的所发射的超声波信号的比例。因此，测量第二超声波传感器是否接收了由第一超声波传感器发射的超声波信号以及接收了多少超声波信号。如果物***于第一超声波传感器和第二超声波传感器之间的地面区域中，则发射的超声波信号至少部分地被该物体反射。结果，第二超声波传感器仅接收到很小比例的所发射的超声波信号或没有接收到任何部分。这使得检查地面区域中是否有物体变得容易和可靠。

优选地，该方法可以利用多个超声波传感器来执行。由于超声波传感器可以优选地既发射又接收超声波信号，所以超声波传感器可以用作第一超声波传感器或第二超声波传感器。可以同时或在时间上连续地控制用于发送相应超声波信号的第一超声波传感器。

优选地，在机动车辆停止时，基于由第二超声波传感器接收的超声波信号的比例来检测物体。一旦车辆已经停止或停车，则第一超声波传感器可以用于发射超声波信号，并且在路面反射的超声波信号可以由第二超声波传感器接收。尤其是可以在开始机动车辆行驶之前检查地面区域中是否存在物体。因此例如，可以防止对机动车辆的损坏。如果物体是生物，例如动物，则可以防止对该生物的伤害。

此外，有利的是，在停止机动车辆之后存储由第二超声波传感器接收的超声波信号的比例，并且在稍后的时间再次确定由第二超声波传感器接收的超声波信号的比例，并将其与存储的比例进行比较。如果在朝向要停车的泊车位的方向上操纵机动车辆，则可以假定在该泊车位上没有物体，否则驾驶员和/或环境传感器会检测到这些物体。如果在机动车辆刚停止之后确定由第二超声波传感器接收的超声波信号的比例，则该比例可以用作地面区域中没有物体的情况的参考。在稍后的时间，可以再次确定由第二超声波传感器接收的超声波信号的比例。然后可以将此与存储的比例进行比较。因此，容易使用该比较来确定在地面区域中是否存在物体。尤其规定，在开始机动车辆行驶之前确定由第二超声波传感器接收的超声波信号的比例。还可以规定，周期性地确定比例，并且只要机动车辆停放就将其与存储的比例进行比较。

根据另一实施例，在机动车辆已经停止之后确定由第二超声波传感器接收的超声波信号的强度并且将该强度与预定的参考强度进行比较以检测物体。在调试超声波传感器装置之前，可以进行多个参考测量。因此，如果在地面区域中没有物体，则可以确定参考强度，其描述由第二超声波传感器接收的超声波信号的强度。为此，可以对不同的路面(比如柏油路、碎石路和/或草地)进行参考测量。如已经说明的那样，超声波传感器装置可以包括多个超声波传感器。可以执行不同的测量，其中，至少一个超声波传感器用作第一超声波传感器，并且至少一个超声波传感器用作第二超声波传感器。在稍后的时间，其他超声波传感器可以用作第一和/或第二超声波传感器。这些变体可以在不同的参考测量上执行。例如，可以基于这些参考测量或存储的参考强度来提供数字地图，其中在地面区域中没有物体的情况下，数字地图描述了针对各个超声波传感器的接收到的超声波信号的强度。还可以存储描述地面区域中的预定物体的参考强度。这使得能够可靠地监测地面区域。

根据另一实施例，可以规定，在监测地面区域时也考虑环境影响。例如，在地面区域的路面上可能有雪和/或冰。路面上的这层雪和/或冰层导致超声波信号的反射特性发生变化。取决于环境温度和/或由于机动车辆的热量引起的雪和/或冰的变暖，它们会融化，这会随时间改变反射特性。在测量中可以考虑到这一点。这尤其适用于机动车辆停放较长时间的情况。在此也可能是机动车辆停在草坪上的情况，草坪随着时间而变化并且因此改变反射特性。通过考虑这些环境参数，可以以可靠的方式监测地面区域。

根据另一实施例，在预定时间控制超声波传感器或第一超声波传感器和第二超声波传感器以清洁超声波传感器的相应膜。如已经说明的，超声波传感器可以包括膜。在机动车辆运行期间，污染物会积聚在这些膜上。也可能是冰和/或雪沉积在膜上。这尤其是由于将超声波传感器布置在机动车辆的车身底部的区域中的事实。超声波传感器可以在预定的时间被控制，使得膜被设置为机械振动或强自然振动。因此，可以使膜上的沉积物和/或污垢松动。从而能够使超声波传感器装置可靠地操作。

根据本发明的用于机动车辆的超声波传感器装置包括至少一个第一超声波传感器、至少一个第二超声波传感器和控制单元。超声波传感器装置设计成执行根据本发明及其有利实施例的方法。

尤其规定，超声波传感器装置包括至少两个第一超声波传感器和/或至少两个第二超声波传感器。超声波传感器装置因此可以包括至少四个超声波传感器。特别地，超声波传感器装置包括至少十个超声波传感器。这些超声波传感器然后可以分布在机动车辆的车身底部的区域中，因此可以可靠地监测地面区域。第一组超声波传感器可以用作第一超声波传感器，即作为发射器，而第二组超声波传感器可以用作第二超声波传感器，即作为接收器。也可能是在超声波传感器装置的连续测量周期中关于哪个超声波传感器用作第一或第二超声波传感器发生变化的情况。

在一实施例中，超声波传感器装置包括用于检测机动车辆的周围区域的至少一个环境超声波传感器，其中超声波传感器装置是开关装置，用于将至少一个第一超声波传感器和至少一个第二超声波传感器连接至控制单元，或者将至少一个环境超声波传感器连接到控制单元。尤其规定，超声波传感器装置包括多个环境超声波传感器。所述环境超声波传感器可以位于机动车辆的保险杠上。来自用于监测地面区域的第一和第二超声波传感器的传感器信号可以使用控制单元进行评估。同样，环境超声波传感器提供的传感器信号可以通过控制单元进行评估。常用的控制单元包括用于处理传感器信号的预定数量的通道。这意味着超声波传感器和环境超声波传感器的传感器信号无法立即评估。在超声波传感器装置包括多达十二个环境超声波传感器的情况下尤其如此。借助开关装置，超声波传感器可以在第一时间连接到控制单元，以监测地面区域。然后可以将环境超声波传感器在第二时间连接到控制单元。这样就不必使用两个单独的控制单元。这可以节省成本和空间。

可以规定，根据机动车辆的当前运行状态来控制开关装置。当机动车辆停止时，用于监测地面的超声波传感器或第一超声波传感器和第二超声波传感器可以连接至控制单元。当启动机动车辆或在驾驶机动车辆时，然后可以激活环境超声波传感器以监测周围区域。还可以规定，借助于控制单元基于相应接收的传感器信号来生成数字环境地图。该数字环境地图可以描述地面区域和周围区域。可以规定，首先分析地面区域，并且在数字环境地图中填充地面区域中的物体。然后可以将开关装置切换到外部超声波传感器或环境超声波传感器，并且可以相应地分析车辆的周围环境。在这里，也可以捕获周围区域中的物体并将其输入到数字环境地图中。

根据本发明的用于机动车辆的驾驶员辅助系统包括根据本发明的超声波传感器装置。优选地，驾驶员辅助系统设计成根据在地面区域中检测到的物体发出警告。如果使用超声波传感器装置在地面区域中检测到物体，则可以使用驾驶员辅助系统向车辆驾驶员发出警告信号。也可以规定，驾驶员辅助系统防止机动车辆启动，从而可以防止对机动车辆和/或物体的损坏。特别地，如果物体在地面区域中，则可以防止自主驾驶操纵。

根据本发明的机动车辆包括根据本发明的驾驶员辅助系统。机动车辆特别是构造为乘用车。也可以规定，机动车辆构造为商用车。

在这种情况下，可以规定，将至少一个第一超声波传感器和/或至少一个第二超声波传感器布置在机动车辆的车身底部的区域上。超声波传感器尤其布置在机动车辆的车身底部上。超声波传感器可以构造成使得它们可以朝着路面倾斜地发射超声波信号和/或它们可以接收从路面反射的超声波信号。超声波传感器可以位于机动车辆的角部区域。因此，尤其使得可以沿着地面区域对角地将超声波信号从第一超声波传感器传输到第二超声波传感器。也可以规定，超声波传感器布置在侧面区域、前部区域和/或后部区域中。超声波传感器尤其布置在侧面区域、后部区域和/或前部区域的中间。还可以规定，超声波传感器布置在车轮前面和/或后面的相应区域中。在该区域，对地面区域中的动物存在最大伤害风险。这样可以可靠地防止物体被通过车轮之一轧过而损坏。

在另一实施例中，至少一个第一超声波传感器和/或至少一个第二超声波传感器布置在机动车辆的转向轮的转向元件上。例如，转向元件可以是轮架。转向元件连接到机动车辆的转向轮。超声波传感器尤其布置在转向元件上，使得它们可以在转向干预期间与转向元件一起移动。如果现在在机动车辆静止的情况下操纵转向，则转向元件被移动。这导致位于转向元件上的超声波传感器也移动。这样，可以旋转超声波传感器。因此，可以容易地扩大超声波传感器的检测范围。

参照根据本发明的方法提出的优选实施例及其优点相应地适用于根据本发明的超声波传感器装置、根据本发明的驾驶员辅助系统以及根据本发明的机动车辆。

本发明的其他特征由权利要求、附图和附图说明得出。在说明书中上面提到的特征和特征组合以及在附图说明中单独提到的特征和/或特征组合不仅可以在相应的给定组合中使用，而且还可以在不背离本发明的范围的情况下用于其他组合中。因此，在附图中没有明确地揭示和解释但是由于特征的单独组合而由所描述的实施例得出并且可以产生的本发明的实施例也应被认为是包括和公开的。不包括最初制定的独立权利要求的所有特征的特征实施例和组合也应被认为是公开的。此外，超出或偏离在参考权利要求书中阐述的特征组合的实施例和特征组合特别是由于前述实施例而被认为是公开的。

现在将基于优选实施例并参考附图更详细地描述本发明。

附图说明

在图中：

图1示出了根据本发明实施例的机动车辆，其包括用于监测机动车辆下方的地面区域的超声波传感器装置，其中超声波传感器装置包括两个超声波传感器；

图2示出了根据一实施例的具有超声波传感器装置的机动车辆，其中超声波传感器装置包括四个超声波传感器；

图3示出了根据又一实施例的具有超声波传感器装置的机动车辆，其中超声波传感器装置包括十个超声波传感器；

图4以侧视图示出了根据图3的机动车辆；

图5示出了根据又一实施例的具有超声波传感器装置的机动车辆，其中超声波传感器装置还包括多个环境超声波传感器；以及

图6示出了超声波传感器装置的示意图，其包括用于监测地面区域的超声波传感器及环境超声波传感器。

在附图中，相同及功能相同的元件具有相同的附图标记。

具体实施方式

图1从底视图示出了根据本发明实施例的机动车辆1。在当前情况下，机动车辆1实施为乘用车。机动车辆1包括驾驶员辅助系统2以及超声波传感器装置3。借助于超声波传感器装置3，可以监测机动车辆1下方的地面区域5。特别地，借助于超声波传感器装置3，可以检查在地面区域5中是否存在物体6。

超声波传感器装置3包括至少两个超声波传感器4。在本实施例中，超声波传感器装置3包括两个超声波传感器4。超声波传感器4可以各自用于发射超声波信号并接收超声波信号。在当前情况下，超声波传感器4布置在机动车辆1的车身底部7上。在该实施例中，超声波传感器4布置在相对的角部区域8处。超声波传感器4中的一个用作第一超声波传感器4a或发射器。超声波信号由第一超声波传感器4a发射。然后，该发射的超声波信号可以在地面区域5的路面9和/或车身底部7处反射。另一个超声波传感器4用作第二超声波传感器4b或接收器。超声波信号可以由第二超声波传感器4b接收。

超声波传感器装置3还包括控制单元10。可以通过控制单元10从第二超声波传感器4b接收描述接收到的超声波信号的传感器信号。在当前情况下，物体6位于第一超声波传感器4a与第二超声波传感器4b之间的传输线11上。沿着该传输线11将超声波信号从第一超声波传感器4a传输到第二超声波传感器4b。因此，由第一超声波传感器4a发射的超声波信号在物体6处被反射。因此，没有超声波信号被第二超声波传感器4b接收。通过借助于控制单元10评估传感器信号，然后可以识别出物体6位于地面区域5中。

图2示出了根据另一实施例的具有超声波传感器装置3的机动车辆1。在此，超声波传感器装置3包括四个超声波传感器4。其中一个超声波传感器4布置在机动车辆1的前部区域12的中间，另一个超声波传感器4布置在机动车辆1的后部区域132的中间，其余两个超声波传感器4居中于机动车辆1的相应侧面区域14。这四个超声波传感器基本上可以用作第一超声波传感器4a或发射器或者用作第二超声波传感器4b或接收器。在这四个超声波传感器4之间有不同的传输线11，通过它们可以交换超声波信号。然后，基于由第二超声波传感器4b之一接收的超声波信号，可以识别出物体6位于地面区域5中。此外，可以使用已知的传输线11来确定该物体6位于地面区域5中的何处。

图3示出了根据另一实施例的具有超声波传感器装置3的机动车辆1。这里，超声波传感器装置3包括十个超声波传感器4。这里，其中一个超声波传感器4布置在机动车辆1的前部区域12的中间，其中一个超声波传感器4布置在机动车辆1的后部区域13的中间。其他超声波传感器4布置在机动车辆1的车轮17的前面的区域15中以及在机动车辆1的车轮17的后面的区域16中。在本示例中，其中两个超声波传感器4用作第一超声波传感器4a。在此，也以示例的方式示出了第一超声波传感器4a和第二超声波传感器4b之间的一些传输线11。

举例来说，图4示出了由第一超声波传感器4a发射并由第二超声波传感器4b接收的超声波信号的传播。可以看出，超声波信号一方面在路面9反射，另一方面在车身底部7反射。因此，可以监测整个地面区域5中是否存在物体6。

图5示出了根据另一实施例的具有超声波传感器装置3的机动车辆1。在此，超声波传感器装置3包括八个超声波传感器4。其中两个超声波传感器4布置在机动车辆1的前部区域12，其中两个超声波传感器4布置在机动车辆1的后部区域13。此外，两个超声波传感器4布置在车轮17前面的区域15中，两个超声波传感器4布置在车轮17后面的区域16中。

此外，超声波传感器装置3包括多个环境超声波传感器18。利用环境超声波传感器18，可以检测机动车辆1周围的周围区域19。在当前情况下，六个环境超声波传感器18位于前部区域12，六个环境超声波传感器布置在后部区域13。环境超声波传感器18可以布置在机动车辆1的保险杠上。

图6示出了根据另一实施例的超声波传感器装置3的示意图。在当前情况下，通过示例示出了其中一个超声波传感器4和其中一个环境超声波传感器18以及控制单元10。超声波传感器装置3还包括开关装置20，其以示例的方式示出。借助于开关装置20，超声波传感器4可以连接到控制单元10以进行数据传输，或者环境超声波传感器18可以连接到控制单元10以进行数据传输。例如，地面区域5可以在第一时间被监测。为此，超声波传感器4可以连接到控制单元10。这尤其在机动车辆1静止时进行。例如，可以确定数字环境地图，其描述了地面区域5中的物体6。随后，可以将环境超声波传感器18连接到控制单元10。这尤其在机动车辆1行驶时进行。因此，可以检测机动车辆1的周围区域19，并且可以更新周围区域19的数字环境地图。

在开始行驶之前，可以检查在地面区域5中是否存在物体。如果通过超声波传感器装置3在地面区域5中检测到物体6，则可以通过驾驶员辅助系统2向机动车辆1的驾驶员发出警告。也可以规定，只要在地面区域5中存在物体6，就可以防止启动机动车辆1和/或不启动机动车辆1的自主行驶。